有機太陽能電池
關注創建者：隔靴搔癢 創建時間：2018-11-29
有機太陽能電池的視頻教程
理論+實例講解ANSYS熱力學分析基礎（二） ——以水壺和太陽能電池板為例講解熱傳導
例題二、本分析模擬了太陽能電池板在熱輻射作用下的吸熱過程，得到了太陽能電池板的溫度分布和熱流量。 本次分享是熱力學分析系列的第二次分享，歡迎大家關注我，我們一起繼續學習熱力學分析。系列分享最后將講述熱固耦合的進階內容。
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有機太陽能電池的實例教程
最終，半透明有機太陽能電池的顯色指數接近100、平均透過率超過20%，且光電轉換效率達到了9.37%。更為重要的是，該種策略具有很好的普適性，不但適用于不同的活性層體系，還適用于制備大面積、柔性半透明器件。
圖1(a) 半透明有機太陽能電池的器件結構和材料分子結構；(b)不同光活性層材料的吸收光譜；(c)不同共混膜的透過光譜；(d)半透明有機太陽能電池的透過光譜; (e)不同半透明有機太陽能電池在模擬光源AM 1.5G下的色坐標; (f)透過不同半透明有機太陽能電池拍攝的數碼照片。
從圖1可以看出，相比于兩元體系，三元體系具有更好的光吸收互補特性，有效抑制了在600-780 nm波長范圍內透過光的波動性，且三元體系的共混膜展現出更好的顯色性。進一步通過引入介質鏡精確反射380-600 nm范圍透過的光，可降低該區域的透過率，從而獲得較為水平（均一）的透過光譜。基于三元體系和介質鏡協同效應下制備的半透明有機太陽能電池具有很好的顯色性，顯色指數接近100，其色坐標接近模擬標準光源AM 1.5G。透過該半透明電池拍攝不同的畫面能夠很好保留原有的色彩。
圖2(a) 采用刮涂法制備的三元半透明有機太陽能電池以及模擬其替代玻璃應用在窗戶上；(b) 10 cm×10 cm的半透明有機太陽能電池其不同位置上的透過光譜（圖片上位置的顏色與透過曲線顏色一致）； (c)不同區域的9個半透明有機太陽能電池的效率統計圖。
為了進一步推動半透明有機太陽能電池走向實際應用，研究人員探索了該策略在大面積刮涂法中的適用性。如圖2所示，采用刮涂法制備的大面積半透明有機太陽能電池同樣具有優異的顯色性，通過測試和統計不同區域的透過光譜和器件效率發現，大面積電池表現出了很好的均一性和重復性，為在光伏窗戶上的應用提供了可能。他們還拓展了半透明有機太陽能電池在柔性電池中的應用。
展開 南開大學化學學院陳永勝教授領銜的團隊在有機太陽能電池領域研究中獲突破性進展。他們設計和制備的具有高效、寬光譜吸收特性的疊層有機太陽能電池材料和器件，實現了17.3%的光電轉化效率，刷新了目前文獻報道的有機/高分子太陽能電池光電轉化效率的世界最高紀錄。這一最新成果讓有機太陽能電池距離產業化更近一步。介紹該研究的論文在線發表于國際頂級學術期刊《科學》（Science）上。
有機太陽能電池的柔性特征和本工作主要結果
有機太陽能電池產業前景可期
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有機太陽能電池是解決環境污染、能源危機的有效途徑之一，其在質輕、柔軟、半透明、可大面積低成本印刷、環境友好等方面都遠遠優于傳統太陽能電池，被認為是具有重大產業前景的新一代綠色能源技術。然而，實現高效率的太陽能電能轉化是有機太陽能電池研究的核心難題。而這一難題能否解決也直接決定著有機太陽能電池能否走出實驗室、走進人類的實際生產生活。
提高光電轉化效率瓶頸何在？
展開 蘇州大學李永舫院士團隊的李耀文教授等人利用銀納米線對導電聚合物的組分進行調控，并與銀網格柔性基底復合制備了低面電阻、高透過率的新型柔性復合電極，基于此電極的柔性有機太陽能電池效率超過12%。近日，該成果以“Breaking 12% efficiency in flexible organic solar cells by using a composite electrode”為題，在線發表于Science China Chemistry。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1007/s11426-018-9430-8
有機太陽能電池(OSCs)活性層材料的可彎曲特性使其在柔性太陽能電池領域展現出了巨大的應用潛力。然而，商業化的銦錫氧化物（ITO）柔性電極由于易脆性、面電阻高、透過率低等缺點限制了其在柔性有機太陽能電池中的應用。為了解決這一問題，發展具有優良機械彎曲性、低面電阻、高透過率的新型柔性透明電極顯得尤為重要。
基于銀納米線（AgNWs）的導電薄膜不僅具有優良的機械性能，而且其光學和電學性能優異，成為極具應用前景的柔性透明電極材料。但是，粗糙度大、附著力弱，形貌不穩定等缺點依然限制了其在高性能柔性有機太陽能電池中的應用。
展開 論文鏈接：
https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cssc.202100627
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展開 與無機半導體和鈣鈦礦材料相比，有機半導體具有不連續的吸收特性，這使得它們在制備半透明器件方面具有獨特的優勢。基于有機半導體材料的半透明有機太陽能電池可用于外窗玻璃、建筑立面等建筑表面，實現多樣化的能量轉換途徑。通常，半透明有機太陽能電池實際應用的臨界平均可見光透射率應大于25%，但由于光吸收和透射率之間的權衡，而高的平均可見光透射率總是會導致能量轉換效率的顯著下降。而對于理想的半透明有機太陽能電池器件，它應該充分利用不可見光子來最大化能量轉換效率，并最大化可見光子的透過以獲得高的平均可見光透射率和顯色指數。具有良好近紅外光子吸收的窄帶隙的半導體材料，顯示出巨大潛力。然而由于活性層材料固有的窄帶隙以及窄帶隙聚合物給體與目前高性能的受體（如IT-4F和Y6等）能級不匹配，大多數半透明有機太陽能電池表現出低的開路電壓，這被證明是限制器件性能提高的關鍵因素。因此，合理設計活性層材料以在不破壞透明度的情況下提高開路電壓和器件效率對于實現半透明有機太陽能電池的實際應用至關重要。
首先，針對這一難題，南昌大學陳義旺/諶烈教授研究團隊提出了一種新的設計概念，即使用具有低能級和重疊近紅外吸收的給體與受體組合，用于高性能的半透明有機太陽能電池。將氯、硫和氟官能原子引入到聚合物PCE10中，以降低所得聚合物給體的能級，得到了三個聚合物PCE10-2Cl、PCE10-SF和PCE10-2F。這些聚合物給體都顯示出比PCE10更低的能級。其中，與非富勒烯受體IT-4F具有重疊吸收的窄帶隙聚合物給體PCE10-2Cl不僅獲得了顯著提升的開路電壓，而且實現了與具有互補吸收的給-受體組合相當的光電流。
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CIGS太陽能電池中的吸收13天前
摘要
太陽能電池是可再生能源領域的一種基礎技術。為了優化效率，大多數常見的設計使用薄膜結構和具有高吸收系數的介質——因為正是這種吸收的光能最終會轉化為電流。基于銅銦硒化鎵(CIGS)的太陽能電池，與基于其他材料的電池相比，它們可以變得更薄而不損失吸收效率，因此已經很普遍地使用了。
建模任務
300nm~1100nm的平面波均勻光譜
太陽能電池板將太陽能轉化為電能，并可儲存起來。將多塊太陽能電池板排列成陣列，并隨太陽光線方向改變朝向，有助于最大限度地吸收可用的太陽能。
在仿真案例中，將一個簡單的球體放置在典型的硅材料太陽能電池板上方，指示了穩態下到達板面的熱流密度以及表面的溫度分布。這里不考慮電池板表面的自由對流，僅研究輻射效應。
目標
觀察由于一個發熱物體的輻射作用，太陽能電池板上的熱流密度和溫度分布。
Ansys | 什么是光電子學？1個月前
太陽能電池的種類繁多，從傳統硅太陽能電池到石墨烯增強太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池、有機太陽能電池，柔性透明太陽能電池以及染料敏化太陽能電池（DSSC），不一而足。太陽能電池還使用單個或多個P-N結，并可作為單面板或雙面模塊進行商業化。
光電子學的優勢與不足
光電器件種類繁多，其性能優勢通常需要結合具體器件及應用系統來評估。
comsol鈣鈦礦太陽能電池仿真2個月前
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在此應用案例中，通過合理設計初始結構并進行進一步優化，我們開發出了一種在可見光和近紅外光譜范圍內均具有優異減反射性能的鍍膜。該鍍膜能有效降低寬范圍入射角的反射，提高光的透射效率，從而提升整體能量轉換效率。
摘要
應用場景
設計結果
可見光及近紅外光
摘要
在此應用案例中，通過合理設計初始結構并進行進一步優化，我們開發出了一種在可見光和近紅外光譜范圍內均具有優異減反射性能的鍍膜。該鍍膜能有效降低寬范圍入射角的反射，提高光的透射效率，從而提升整體能量轉換效率。
應用場景
可見光及近紅外光（400–1100 nm）約占太陽能總能量光譜的
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一維系統的幾何定義和網格劃分
雖然光源、材料和項目設置與
本案例展示的是一個一維模型的薄膜太陽能電池示例。它包括一個附加銀層和透明邊界條件的兩個設置，而不是完美的電導體邊界條件進行比較。腳本data_analysis / run_comparison_1D.M對這兩種設置執行波長掃描，并將結果可視化，就像薄膜太陽能電池的例子一樣。此外，它在下圖底部所示的半對數圖中顯示了兩種設置的節能誤差。
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太陽能電池是可再生能源領域的一種基礎技術。為了優化效率，大多數常見的設計使用薄膜結構和具有高吸收系數的介質——因為正是這種吸收的光能最終會轉化為電流。基于銅銦硒化鎵(CIGS)的太陽能電池，與基于其他材料的電池相比，它們可以變得更薄而不損失吸收效率，因此已經很普遍地使用了。
建模任務
300nm~1100nm的平面波均勻光譜
系統來源：J. Goffard et
